KR100453046B1 - 유기 감광체용 오버코트 형성용 조성물 및 이로부터형성된 오버코트층을 채용한 유기 감광체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물과, 이로부터 형성된 유기 감광체를 제공한다. 상기 유기 감광체는 도전성 지지체; 상기 도전성 지지체 상부에 형성된 감광층; 상기 감광층 상부에 형성되며, 화학식 1의 유기 실란 화합물, 아크릴레이트계 고분자와 폴리비닐부티랄 및 용매를 포함하는 오버코트층 형성용 조성물을 코팅 및 열처리하여 얻어진 결과물로 이루어진 오버코트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기식중, R'은 C1-C20의 알킬기, 페닐기, 비닐기, 메타크릴옥시프로필기, 아미노프로필기, 아미노에틸아미노프로필기, 페닐아미노프로필기, 클로로프로필기, 머캡토프로필기, 아크릴옥시프로필기 3-글리시독시프로필기, 트리플루오로프로필기, 헵타데카플루오로데실기 및 이소시아네이트프로필기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, R''은 가수분해가능한 관능기로서, C1-C20의 알콕시기 또는 할로겐 원자이다.상기식중, R'은 C1-C20의 알킬기, 비닐기, 메타크릴옥시기, 글리시딜기, 아미노기 및 3-글리시독시프로필기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, R''은 C1-C20의 알콕시기 또는 할로겐 원자이다. 본 발명에 의하면, 유기 감광체의 전기적 특성 및 기계적 물성이 우수하여 수명 특성이 향상될 뿐만 아니라, 아크릴레이트계 고분자 또는 실세스퀴옥산 단독으로 사용하는 경우, 접착력 향상을 위하여 필수적으로 요구되던 프라이머 또는 접착층 코팅이 불필요하게 되어 막 코팅 과정을 단순화시킬 수 있고, 부가층 형성 비용을 줄일 수 있게 된다.
Description
본 발명은 유기 감광체용 오버코트 형성용 조성물 및 이로부터 형성된 오버코트층을 채용한 유기 감광체에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 전자사진적인 화상 형성용 유기 감광체의 최외각층을 구성하는 오버코트층 형성용 조성물과, 이로부터 형성된 오버코트층을 채용함으로써 전기적 특성 및 기계적 물성이 우수하고 감광체에 대한 오버코트층의 접착력이 개선된 유기 감광체에 관한 것이다.
전자사진법에서, 유기 감광체는 도전성 지지체상에 감광층을 형성하여 이루어지고, 플레이트, 디스크, 쉬트(sheet), 벨트 또는 드럼 형태를 갖는다. 이러한 유기 감광체를 이용하여 전자사진적으로 화상을 형성하는 방법을 살펴 보면 다음과 같다.
먼저 감광체의 표면을 정전기적으로 균일하게 대전시킨 다음, 대전된 표면을 레이저 빔으로 조사한다. 레이저 빔이 조사된 부분에서는 양, 음전하가 발생하여표면으로 이동하고, 표면에 대전된 전하가 중화됨에 따라, 표면전위가 달라져 잠상이 형성된다.
그 후, 이 잠상 영역에 액체 또는 고체 토너가 현상되면 유기 감광체의 표면에 화상이 형성된다. 이와 같이 형성된 화상은 종이와 같은 수용체 표면으로 전사된다. 이러한 화상 형성 과정이 복수회 반복된다.
상기 감광층은 단일층 또는 복수층 형태를 갖는다. 감광층이 단일층 형태인 경우에는 전하 수송 물질 및 전하 발생 물질이 고분자 결합제와 결합되어 도전성 지지체상에 도포되어 형성된다. 그리고 감광층이 복수층 형태인 경우에는 전하수송물질 및 전하 발생 물질을 이용하여 별개층을 형성하며, 고분자 결합제와 선택적으로 결합되어 도전성 지지체상에 도포되어 이루어진다.
전하수송층과 전하 발생층은 하기 두 가지 배열을 가진다. 첫번째 배열(이중층(dual layer) 배열)에 의하면, 전하 발생층이 도전성 지지체상에 도포되고 전하수송층은 전하 발생층 상부에 형성된다. 두번째 배열(인버티드 이중층(inverted dual layer) 배열)에 의하면, 상술한 전하수송층과 전하 발생층의 적층 순서가 뒤바뀐다.
단일층 및 복수층 감광층에 있어서, 전하 발생 물질은 노광시 전하 캐리어(홀 또는 전자)를 생성하는 기능을 한다. 전하수송 물질은 감광층 표면에 전하를 방출하기 위하여 상기 전하 캐리어를 수용하고 이들을 전하수송층을 통하여 이동시키는 역할을 한다.
그런데 상기 감광체는 화상 형성 공정중 토너, 롤러 또는 클리닝 블레이드와의 마찰에 의해 쉽게 마모되게 된다. 이로 인하여 두께가 감소하여 이의 수명이 줄어들게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 유기 감광체 상부에 오버코트층(Overcoat Layer)을 형성하게 된다.
상술한 바와 같은 유기 감광체의 오버코트층 제조시, 실세스퀴옥산을 기초 소재로 하는 실리콘 하드 코트 물질을 이용하는 예가 알려져 있다.(미국 특허 6,187,491, 미국 특허 5,731,117).
이러한 실리콘 하드 코트 물질은 내마모성이 우수하고 화학적인 관능기를 도입하기가 용이할 뿐만 아니라 기계적 성질 및 전기적 성질을 조절하기가 용이하다. 뿐만 아니라, 오버코트층 형성시 용매로서 알코올계 용매를 사용하는데, 이러한 용매는 통상적인 유기 감광체에 침해를 가하지 않는다는 것과 같은 장점을 갖고 있어서 오버코트층 형성용 재료로서 널리 사용된다.
그러나, 상기 실리콘 하드 코트 물질은 감광체에 대한 접착력이 약하여 쉽게 벗겨지거나 또는 마모되는 문제점을 갖고 있기 때문에 이러한 문제점을 개선하기 위하여 그 상부에 접착층을 반드시 형성해야만 한다.
그런데, 이와 같이 접착층을 형성하는 공정이 더 추가되며, 이에 따라 제품 가격의 상승 요인이 되며, 유기 감광체의 노광전위와 잔류전위가 높아지는 것과 같이 전기적 특성이 저하되는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 내마모성 및 접착력이 향상되면서 전기적 특성 및 수명 특성이 개선된 유기 감광체를 형성할수 있는 오버코트층 형성용 조성물과, 이로부터 형성된 오버코트층을 채용함으로써 별도의 접착층을 형성할 필요가 없는 유기 감광체를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 화학식 1의 유기 실란 화합물, 아크릴레이트계 고분자, 폴리비닐부티랄 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체용 오버코트층 형성용 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
상기식중, R'은 C1-C20의 알킬기, 페닐기, 비닐기, 메타크릴옥시프로필기, 아미노프로필기, 아미노에틸아미노프로필기, 페닐아미노프로필기, 클로로프로필기, 머캡토프로필기, 아크릴옥시프로필기, 3-글리시독시프로필기, 트리플루오로프로필기, 헵타데카플루오로데실기, 및 이소시아네이트프로필기 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
R''은 가수분해가능한 관능기로서, C1-C20의 알콕시기 또는 할로겐 원자이다.
상기 아크릴레이트계 고분자는 화학식 2로 표시되는 메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체이고, 그 함량은 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 200 중량부이다.
상기식중, m은 10 내지 50몰%이고, n은 50 내지 90몰%이다.
본 발명의 오버코트층 형성용 조성물의 폴리부티랄 수지는 화학식 3으로 표시되며, 그 함량은 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.
<화학식 3>
상기식중, a는 60 내지 90 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 0 내지 40 몰%이다.
상기 화학식 1의 유기 실란 화합물은 특히 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란, 이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란,아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리에톡시실란 및 이소시아네이트프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직한다.
본 발명의 오버코트층 형성용 조성물은 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 20 중량부의 가수분해용 촉매가 더 포함할 수 있다. 이러한 가수분해용 촉매는 아세트산을 주로 사용한다.
상기 오버코트층 형성용 조성물을 구성하는 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 부탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 알콜계 용매와, 물의 공용매이며, 그 함량은 오버코트층 형성용 조성물의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 400 내지 9900 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 도전성 지지체;
상기 도전성 지지체 상부에 형성된 감광층;
상기 감광층 상부에 형성되며, 상술한 오버코트층 형성용 조성물을 코팅 및 열처리하여 얻어진 결과물로 이루어진 오버코트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체에 의하여 이루어진다.
상기 결과물은, 화학식 1의 유기 실란 화합물의 가수분해 탈수축합물인 실세스퀴옥산과, 아크릴레이트계 고분자와 폴리부티랄 수지로 이루어지거나 또는 실세스퀴옥산과 아크릴레이트계 고분자와 폴리비닐부티랄간의 가교 반응 생성물로 이루어진다.
상기 오버코트층 형성용 조성물의 폴리비닐부티랄은 상기 화학식 3으로 표시되며, 폴리비닐부티랄의 함량은 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부이다.
상기 열처리온도는 80 내지 140℃인 것이 바람직하다.
상기 오버코트층의 두께는 0.1 내지 10㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 감광층은 전하 발생 물질과 전하 수송 물질을 포함하는 단일층 구조를 갖거나, 또는 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층과 전하 수송 물질을 포함하는 전하 수송층을 포함하는 2층 적층 구조를 갖는다. 그리고 본 발명의 유기 감광체는 건식 또는 습식 토너를 이용한 전자사진적인 화상 형성시 이용된다.
본 발명은 오버코트층 형성시, 화학식 1의 유기 실란 화합물의 가수분해 탈수축합물(hydrolyzed and polycondensated product)인 실세스퀴옥산과, 아크릴계 고분자와 폴리비닐부티랄을 함께 사용하여 이들 각각을 단독으로 사용하는 경우의 문제점을 보완함과 동시에, 전기적 특성과 내마모성을 갖는 오버코트층을 형성하여 수명 특성이 개선된 유기 감광체를 얻고자 한 것이다. 이와 같이 실세스퀴옥산과 아크릴계 고분자를 함께 사용하여 오버코트층을 형성하면, 오버코트층의 약한 접착력으로 인하여 필수적으로 요구되는 프라이머 또는 접착층 코팅공정을 제거할 수 있어 공정을 단순화시킬 수 있다. 여기에서 실세스퀴옥산은 3관능성 폴리실록산을 나타낸다.
<화학식 1>
상기식중, R'은 C1-C20의 알킬기, 페닐기, 비닐기, 메타크릴옥시프로필기, 아미노프로필기, 아미노에틸아미노프로필기, 페닐아미노프로필기, 클로로프로필기, 머캡토프로필기, 아크릴옥시프로필기, 3-글리시독시프로필기, 트리플루오로프로필기, 헵타데카플루오로데실기, 및 이소시아네이트프로필기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, R''은 가수분해가능한 관능기로서, C1-20의 알콕시기 또는 할로겐 원자이다.
상기 화학식 1의 R' 및 R''에서 C1-C20 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등이 들 수 있다.
상기 화학식 1의 유기 실란 화합물로는 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란(상품명: Z-6040(Dow Corning), KBM403(Shin-Etsu)), 메틸트리메톡시실란(상품명 Z-6070(Dow Corning), KBM13(Shin-Etsu)), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(Z-6030, KBM502), 아미노프로필트리메톡시실란(Z-6011, KBM903), 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(KBM603), 트리플루오로프로필트리메톡시실란(KBM7103), 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란(KBM7803), 이소시아네이트프로필트리에톡시실란(KBE9007), 아미노프로필트리에톡시실란(KBE903), 아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란(KBE603)중에서 선택된 하나 이상을 사용한다.
상기 아크릴계 고분자는 전하이동성이 우수하여 감광층의 전기적 특성을 양호하게 유지하면서 토너 특히 습식 토너에 대한 내구성이 우수한 물질로서, 특히메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체를 사용하며, 이는 하기 화학식 2로 표시된다.
<화학식 2>
상기식중, m은 10 내지 50몰%이고, n은 50 내지 90몰%이다.
상기 메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 10,000인 것이 바람직하다. 만약 메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체의 중량 평균 분자량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 오버코트층 형성용 조성물의 코팅 작업이 어렵게 되고 알콜계 용매에 메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체의 용해도 특성면에서 바람직하지 못하다.
상기 아크릴계 고분자의 함량은 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 200 중량부인 것이 바람직하며, 특히 15 내지 50 중량부인 것이 보다 바람직하다. 만약 아크릴계 고분자의 함량이 10 중량부 미만인 경우에는 아크릴계 고분자 특히, 메틸메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체가 갖고 있는 전기적 특성의 장점을 살릴 수 없고, 200 중량부를 초과하는 경우에는 내마모성이 저하된다.
본 발명의 오버코트층 형성용 조성물은 화학식 1의 유기 실란 화합물과 화학식 2의 아크릴계 고분자이외에, 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리비닐부티랄 수지를 포함한다. 이와 같이 폴리비닐부티랄 수지를 더 포함하게 되면 감광층에 대한 오버코트층의 접착력을 보다 향상시키는 잇점이 있다.
상기식중, a는 60 내지 80 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 0 내지 40 몰%이다.
상기 폴리부티랄 수지의 함량은 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부이다. 만약 폴리비닐부티랄 수지의 함량이 1 중량부 미만이면 오버코트층의 접착력이 저하되고, 20 중량부를 초과하면 주 구성물질인 유기실란화합물과 아크릴계고분자의 내마모성이 저하되어 바람직하지 못하다.
상기 폴리비닐부티랄 수지의 중량 평균 분자량은 40,000 내지 120,000인 것이 바람직하다. 만약 폴리비닐부티랄 수지의 중량 평균 분자량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 오버코트층 형성용 조성물의 코팅 작업이 어렵게 되고, 이와 혼합되는 고분자와의 상용성에 문제가 될 수 있고, 알콜계 용매에 폴리비닐부티랄 수지의 용해도 특성면에서 바람직하지 못하다.
본 발명에서 용매는 상기 화학식 1의 유기 실란 화합물과 아크릴계 고분자를 용해시키는 것으로서, 구체적인 예로는 에탄올, 부탄올, 메탄올, 이소프로판올과같은 알콜계 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 알콜계 용매와, 물의 공용매를 사용한다. 물의 함량은 알코올계 용매 100중량부를 기준으로 하여 5 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 그리고 용매의 총함량은 오버코트층 형성용 조성물의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 400 내지 9900 중량부를 사용한다. 여기에서 용매의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 조성물의 코팅성면에서 바람직하지 못할 뿐만 아니라, 너무 얇게 코팅되어 오버코트층으로서의 역할을 제대로 수행할 수 없고, 상기 범위 미만인 경우에는 화학식 1의 유기 실란 화합물과 아크릴레이트계 고분자의 용해도 특성이 저하되므로 바람직하지 못하다.
본 발명의 오버코트층 형성용 조성물은 상기 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 20 중량부의 가수분해용 촉매를 더 함유하기도 한다. 이와 같이 가수분해용 촉매를 더 부가하여 사용하게 되면, 화학식 1의 유기 실란 화합물의 가수분해 반응이 촉진될 뿐만 아니라, 유기 실란 화합물의 가수분해 탈수 축합물의 안정성도 높아지는 잇점이 있다. 이러한 가수분해용 촉매로는 아세트산을 주로 사용한다.
이하, 본 발명의 오버코트층 형성용 조성물을 이용하여 전자사진 유기 감광체를 제조하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 도전성 지지체 상에 감광층을 형성한다. 이 때 감광층은 전하수송물질을 포함하는 전하 수송층과, 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층을 순차적으로 적층하거나 또는 그 반대순서로 적층하여 형성할 수 있다. 또는 전하 수송 물질과 전하 발생 물질을 포함하는 단일 감광층을 형성하여도 무방하다.
상기 전하 수송층은 전하 수송 물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 조성물을 코팅 및 건조하여 이루어지며, 전하 발생층은 전하 발생 물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 조성물을 코팅 및 건조하여 이루어진다.
상기 전하 수송 물질은 피라졸린(pyrazoline) 유도체, 플루오렌(fluorene) 유도체, 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체, 스틸벤 유도체, 히드라존 유도체, 카바졸 히드라존 유도체, 폴리비닐 카바졸, 폴리비닐피렌(polyvinylpyrene) 또는 폴리아세테나프틸렌(polyacenaphthylene) 등을 사용하며, 전하 발생 물질로는 금속 프리 프탈로시아닌(예: Progen 1x-폼 메탈 프리 프탈로시아닌, Zeneca Inc.), 티타늄 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 옥시티타늄 프탈로시아닌, 하이드록시갈륨 프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌을 사용한다. 이의 함량은 통상적인 수준으로서, 전하 수송 물질의 함량은 전하 수송층 형성용 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 35 내지 65 중량부를 사용하고, 전하 발생 물질의 함량은 전하 발생층 형성용 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 55 내지 85 중량부를 사용한다.
상기 결합제는 전하 수송 물질 또는 전하 발생 물질을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것으로서, 이의 구체적인 예로는 폴리비닐부티랄, 폴리카보네이트, 폴리스티렌-Co-부타디엔, 개질 아크릴 폴리머, 폴리비닐아세테이트, 스티렌-알키드 수지, 소야-알킬 수지, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 스티렌 폴리머, 알키드 수지, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리에테르) 및 이들 조합물이 있고, 특히 본 발명에서는 폴리카보네이트와 폴리비닐부티랄을 사용한다. 결합제의 함량은 전하 발생층 형성용 조성물 또는 전하 수송층 형성용 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 15 내지 65 중량부를 사용한다.
상기 전하 수송층 형성용 조성물과 전하 발생층 형성용 조성물을 구성하는 용매로는 테트라하이드로퓨란, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 클로로벤젠, 아세테이트계 용매 등을 사용하며, 용매의 함량은 전하 발생층 형성용 조성물 또는 전하 수송층 형성용 조성물의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 70 내지 99 중량부를 사용한다.
상기 전하발생층 형성용 조성물과 전하 수송층 형성용의 코팅방법은 특별히 제한되지는 않으나, 도전성 지지체가 드럼 형태를 갖고 있는 경우에는 링 코팅(ring coating)법 또는 딥 코팅(dip coating)법을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상술한 바와 같이, 도전성 지지체 상부에 감광층을 형성한 후, 상기 감광층 상부에 본 발명의 오버코트층 형성용 조성물을 코팅 및 열처리하여 오버코트층을 형성함으로써 본 발명의 전자 사진 감광체가 완성된다. 여기에서 열처리온도는 80 내지 140℃, 특히 100 내지 130℃인 것이 보다 바람직하다.
화학식1의 유기실란화합물이 물이 존재하는 조성물에서 가수분해되면 실라놀기(Si-OH) 상태로 존재하거나, 일부 탈수축합반응을 일으킨 상태로 존재하다가 코팅후 열처리시 탈수축합반응이 일어나 실세스퀴옥산을 형성한다. 이 때 아크릴레이트계 고분자와 폴리비닐부티랄 수지의 혼합물은 그 안에 존재하는 작용기(예: 하이드록시기, 카르복시기)의 존재 유무에 따라 상기 실세스퀴옥산 형성을 위한 반응시 참여할 수도 있다. 따라서, 최종적으로 형성된 오버코트층은 화학식 1의 유기 실란 화합물의 가수분해 탈수축합물인 실세스퀴옥산과, 아크릴레이트계 고분자와 폴리비닐부티랄 수지로 이루어지거나 또는 실세스퀴옥산과 아크릴레이트계 고분자와 폴리비닐부티랄간의 가교 반응 생성물로 이루어진다.
상기 오버코트층 형성용 조성물의 코팅방법으로는 스핀코팅법, 딥 코팅법, 링 코팅법 등을 사용할 수 있고, 도전성 지지체가 드럼 형태를 갖는 경우에는 링 코팅법 또는 딥 코팅법을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 감광체에서 감광층의 총두께는 5.1 내지 26㎛이다. 그중에서도, 전하 발생층의 두께는 0.1 내지 1.0㎛이고, 전하 수송층의 두께는 5 내지 25㎛이고, 도전성 지지체 특히 드럼 기판은 일반적으로 0.5 내지 2mm 두께를 가진다. 그리고 오버코트층은 0.1 내지 10㎛의 두께를 가진다. 만약 오버코트층의 두께가 0.10㎛ 미만인 경우에는 하부층의 보호 기능이 약하고, 10㎛를 초과하는 경우에는 노광전위가 높아지는 것과 같이 전기적 특성이 저하되어 바람직하지 못하다.
본 발명의 유기 감광체는 부가층을 더 포함할 수도 있다. 이러한 층은 널리 공지되어 있고 예를 들어, 전하저지층 등을 더 포함한다. 여기에서 전하저지층은 도전성 지지체와 전하수송층 사이에 형성되어 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
상술한 유기 감광체를 이용하여 전자사진적으로 화상을 형성하는 경우, 건식 또는 습식 토너를 사용할 수 있다.
습식 토너를 이용한 전자 사진 방식에서, 종래기술에 따른 건식 토너용 유기 감광체를 습식 토너에 그대로 적용하는 경우에는 습식 토너의 주요 구성 성분인 파라핀계 용제와 접촉되어 크랙이나 크레이징 (crazing) 현상이 발생되거나 유기 감광체의 구성 성분이 일부 용출되는 문제점이 있다.
반면, 본 발명의 유기 감광체는 파라핀계 용제에 대한 저항성이 우수하여 습식 토너를 이용한 전자 사진 화상 형성 공정에 매우 유용하게 사용될 수 있고, 상술한 바와 같은 문제점을 미연에 예방할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정하는 것은 아니다.
<실시예 1>
Z-6070(Dow Corning) 0.488g, 25:75 혼합몰비의 메틸메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체 0.488g, BM-S(일본 Sekisui사)(폴리비닐부티랄) 0.025g, 아세트산 0.05g, 물 0.19g, 에탄올 8.76g을 충분히 혼합하여 투명 용액 상태의 오버코트층 형성용 조성물을 얻었다.
상기 조성물을 링코터를 이용하여 부대전용 감광체 드럼(삼성전기사)에 코팅한 다음, 이를 130℃에서 10분동안 가교반응을 실시하여 오버코트층을 형성하여 유기 감광체를 완성하였다. 이 때 코팅속도는 100mm/min이었다.
<실시예 2>
Z-6070(Dow Corning), 메틸메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체, BM-S(일본 Sekisui사) 및 아세트산의 함량이 각각 0.475g, 0.475g, 0.05g, 0.048g인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 오버코트층을 형성하여 유기 감광체를 완성하였다.
<실시예 3>
Z-6070(Dow Corning), 메틸메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체, BM-S(일본 Sekisui사), 아세트산 및 에탄올의 함량이 각각 0.45g, 0.45g, 0.1g, 0.045g 및 8.78g인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 오버코트층을 형성하여 유기 감광체를 완성하였다.
<비교예 1>
Z-6070(Dow Corning), 아세트산, 물 및 이소프로판올의 함량이 각각 3.0g, 0.3g, 1.04g 및 5.66g인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 오버코트층을 형성하여 유기 감광체를 완성하였다.
<비교예 2>
Z-6070(Dow Corning) 2.1g, 25:75 혼합몰비의 메틸메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체 0.5g, 아세트산 0.05g, 물 0.173g, 에탄올 8.78g을 충분히 혼합하여 투명용액 상태의 오버코트층 형성용 조성물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 오버코트층을 형성하여 유기 감광체를 완성하였다.
<비교예 3>
메틸메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체 0.5g, 물 4.75g, 에탄올 4.75g을 충분히 혼합하여 투명 용액 상태의 오버코트층 형성용 조성물을 얻었다.
상기 조성물을 링코터를 이용하여 부대전용 감광체 드럼(삼성전기사)에 링코팅한 다음, 이를 100℃에서 10분동안 건조하여 오버코트층을 형성하여 유기 감광체를 완성하였다. 이 때 코팅속도는 약 100mm/min이었다.
상기 실시예 1-4 및 비교예 1에 따라 제조된 오버코트층을 갖고 있는 유기 감광체의 막 상태, 오버코트층의 결합력 및 정전 특성을 하기 방법에 따라 평가하였고, 평가 결과는 하기 표 1과 같다.
(1) 유기 감광체의 막 상태
노르파르(Norpar) 12에 48시간동안 침적실험 전과 후의 크랙, 크레이즈(craze) 등의 발생 여부를 육안으로 평가한다.
(2) 오버코트층의 결합력
180도 박리 테스터기를 이용하여 평가한다.
(3) 전기적 특성
오버코트층 형성용 조성물의 코팅전, 후 그리고 노르파르(Norpar) 12에 약 48시간동안 침적후의 노르파르 12의 색 변화를 관찰하면서 유기감광체의 전기적 특성을 PDT2000(QEA사)을 이용하여 평가한다(대전-노광-제전의 싸이클을 100회 반복후의 대전전위 및 노광전위 변화량을 측정한다.)
| 평가항목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 단위면적당 코팅무게(g/㎠) | 1.64 | 1.65 | 1.79 | 0.65 | 1.57 | 1.54 | |
| 대전전위(V) | 코팅전 | 700 | 708 | 709 | 764 | 763 | 723 |
| 오버코트코팅후 | 702→702* | 713→705 | 711→685 | 766→730 | 764→764 | 746→740 | |
| 노르파르12침적후 | 698→698 | 704→699 | 698→681 | 784→732 | 727→725 | 721→719 | |
| 노광전위(V) | 코팅전 | 67 | 68 | 62 | 42 | 39 | 59 |
| 오버코트코팅후 | 71→83 | 69→81 | 63→73 | 61→146 | 49→55 | 69→75 | |
| 노르파르12침적후 | 67→73 | 59→70 | 59→67 | 71→139 | 70→77 | 74→87 | |
| 접착력 | 양호 | 양호 | 양호 | 쉽게 벗겨짐 | 벗겨짐 | 벗겨짐 | |
| 막상태 | 없음 | 없음 | 없음 | 크랙발생 | 없음 | 없음 |
*: 대전-노광-제전 싸이클: (1회째) → (100회째)
상기 표 1로부터 알 수 있듯이, 비교예 1의 유기 감광체는 코팅두께가 얇음에도 불구하고 노광전위가 크게 증가하였으며, 감광층에 대한 오버코트층의 접착력이 불량하여 쉽게 벗겨졌고, 노르파르 침적후의 표면에 크랙이 발생하여 막상태가 좋지 않았다. 비교예 2-3의 경우는 대전전위 및 노광전위는 거의 변화되지 않아 비교적 우수한 전기적 특성을 나타냈으나, 접착력이 좋지 않아 오버코트층이 벗겨졌다.
이에 반하여, 실시예 1-3의 유기 감광체는 비교예 1-3의 경우와 비교하여 안정적인 대전전위/노광전위를 보이고 있고, 오버코트층의 접착력이 양호하게 나타났으며, 노르파르 12에 침적후 크랙이 발생하지 않았다.
본 발명의 유기 감광체는 전기적 특성 및 기계적 물성이 우수하여 수명이 향상된다. 그리고 오버코트층 형성시 아크릴레이트계 고분자 또는 실세스퀴옥산 단독으로 사용하는 경우, 접착력 향상을 위하여 필수적으로 요구되던 프라이머 또는 접착층 코팅이 불필요하게 되어 막 코팅 과정을 단순화시킬 수 있고, 부가층 형성 비용을 줄일 수 있게 된다. 또한, 전자 사진적인 화상 형성시, 대전 전위의 감소 및 잔류 노광 전위의 상승을 완화시켜 유기 감광체의 수명을 향상시킬 수 있고, 습식 토너 특히, 파라핀계 용매에 대한 내구성이 우수한 습식 토너용 유기 감광체로 유용하게 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 오버코트층 형성용 조성물은 점도를 조절하기가 용이하여 코팅 두께의 한계를 극복할 수 있다.
Claims (19)
- 화학식 1의 유기 실란 화합물, 아크릴레이트계 고분자, 폴리비닐부티랄 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체용 오버코트층 형성용 조성물.<화학식 1>상기식중, R'은 C1-C20의 알킬기, 페닐기, 비닐기, 메타크릴옥시프로필기, 아미노프로필기, 아미노에틸아미노프로필기, 페닐아미노프로필기, 클로로프로필기, 머캡토프로필기, 아크릴옥시프로필기, 3-글리시독시프로필기, 트리플루오로프로필기, 헵타데카플루오로데실기, 및 이소시아네이트프로필기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,R''은 가수분해가능한 관능기로서, C1-C20의 알콕시기 또는 할로겐 원자이다.
- 제1항에 있어서, 상기 아크릴레이트계 고분자가화학식 2로 표시되는 메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체이고,그 함량이 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 200 중량부인 것을 특징으로 하는 유기 감광체용 오버코트층 형성용 조성물.<화학식 2>상기식중, m은 10 내지 50몰%이고, n은 50 내지 90몰%이다.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리부티랄 수지가 화학식 3으로 표시되며,상기 폴리비닐부티랄의 함량이 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 유기 감광체용 오버코트층 형성용 조성물.<화학식 3>상기식중, a는 60 내지 90 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 0 내지 40 몰%이다.
- 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 유기 실란 화합물이 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란, 이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리에톡시실란, 이소시아네이트프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 20 중량부의 가수분해용 촉매가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 가수분해용 촉매가 아세트산인 것을 특징으로 하는 유기 감광체용 오버코트층 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 용매가 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 알콜계 용매와, 물의 공용매이며, 그 함량이 오버코트층 형성용 조성물의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 400 내지 9900 중량부인 것을 특징으로 하는 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물.
- 도전성 지지체;상기 도전성 지지체 상부에 형성된 감광층;상기 감광층 상부에 형성되며, 화학식 1의 유기 실란 화합물, 아크릴레이트계 고분자, 폴리비닐부티랄 및 용매를 포함하는 오버코트층 형성용 조성물을 코팅 및 열처리하여 얻어진 결과물로 이루어진 오버코트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.<화학식 1>상기식중, R'은 C1-C20의 알킬기, 페닐기, 비닐기, 메타크릴옥시프로필기, 아미노프로필기, 아미노에틸아미노프로필기, 페닐아미노프로필기, 클로로프로필기,머캡토프로필기, 아크릴옥시프로필기, 3-글리시독시프로필기, 트리플루오로프로필기, 헵타데카플루오로데실기, 및 이소시아네이트프로필기 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,R''은 가수분해가능한 관능기로서, C1-C20의 알콕시기 또는 할로겐 원자이다.
- 제8항에 있어서, 상기 결과물이 화학식 1의 유기 실란 화합물의 가수분해 탈수축합물인 실세스퀴옥산과, 아크릴레이트계 고분자와 폴리비닐부티랄 수지로 이루어지거나 또는 실세스퀴옥산과 아크릴레이트계 고분자와 폴리비닐부티랄간의 가교 반응 생성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제8항에 있어서, 상기 아크릴레이트계 고분자가 화학식 2로 표시되는 메틸 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체이고, 그 함량이 화학식 2의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 200 중량부인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.<화학식 2>상기식중, m은 10 내지 50몰%이고, n은 50 내지 90몰%이다.
- 제8항에 있어서, 상기 화학식 1의 유기 실란 화합물이 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란, 이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리에톡시실란, 이소시아네이트프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제8항에 있어서, 상기 오버코트층 형성용 조성물의 폴리비닐부티랄이 화학식 3으로 표시되며, 폴리비닐부티랄의 함량이 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.<화학식 3>상기식중, a는 60 내지 90 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 0 내지 40 몰%이다.
- 제8항에 있어서, 상기 오버코트층 형성용 조성물이 화학식 1의 유기 실란 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 20 중량부의 가수분해용 촉매가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제13항에 있어서, 상기 가수분해용 촉매가 아세트산인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제8항에 있어서, 상기 열처리온도가 80 내지 140℃인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제8항에 있어서, 상기 오버코트층 형성용 조성물의 용매가 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 알콜계 용매와, 물의 공용매이며, 그 함량이 오버코트층 형성용 조성물의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 400 내지 9900 중량부인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제8항에 있어서, 상기 오버코트층의 두께가 0.1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제8항에 있어서, 상기 감광층이 전하 발생 물질과 전하 수송 물질을 포함하는 단일층 구조를 갖거나, 또는 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층과 전하 수송 물질을 포함하는 전하 수송층을 포함하는 2층 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
- 제8항에 있어서, 건식 또는 습식 토너를 이용한 전자사진적인 화상 형성시 이용되는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
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